EC26 - Detecção de Trincas Superficiais Empregando Sondas Deslizantes

traduzido do sítio: http://www.nde-ed.org/EducationResources/HighSchool/Magnetism/Physics/slidingprobes.php

Muitas fuselagens de aeronaves empregam vários fixadores (em inglês "fasteners") para fixar as diversas chapas metálicas que as formam. Devido a tensões cíclicas envolvidas no serviço das aeronaves trincas de fadiga podem surgir em sua fuselagem. O local de preferência para aparecimento dessas trincas são os orifícios para fixação das multi camadas de chapas pelos fixadores. Para inspecionar os orifícios de fixação, sem a remoção dos fixadores, em um período adequado de tempo, e de forma confiável, as sondas deslizantes ("sliding probes") são o método eficiente indicado para a inspeção.

Sondas deslizantes são chamadas assim porque se movem (deslizam) sobre os fixadores. Existem dois tipos de sondas deslizantes, fixas e ajustáveis, que geralmente são operadas no modo de reflexão (um enrolamento excita e o outro capta as perturbações causadas as correntes parasitas). Isso significa que as correntes parasitas são induzidas pela bobina de excitação ("driver") e detectadas por uma bobina receptora ("pickup") separada.

Sondas deslizantes são um dos métodos mais rápidos para inspecionar um grande número de furos de fixação. Elas são capazes de detectar descontinuidades superficiais e sub superficial, mas eles só podem detectar defeitos em uma direção. As sondas estão marcadas com uma linha de detecção para indicar a direção da inspeção. Para fazer uma inspeção completa, deve haver duas varreduras ortogonais (90 graus) uma do outra.

Tipos de Sonda Deslizantes

Sondas de deslizamento fixo

Estas sondas são geralmente usadas para materiais mais finos em comparação com as sondas ajustáveis. A penetração máxima é de cerca de 1/8 polegada (3,2 mm). Sondas deslizantes fixa são particularmente adequadas para encontrar trincas radiais sub superficiais ou subsuperficiais , como as encontradas em juntas de duas chapas superpostas. A faixa de freqüência típica é de 100 Hz a 100 kHz.

Sondas deslizantes ajustáveis

Estas sondas são adequadas para detecção de trincas sub superficial em estruturas espessas de várias camadas de chapas, como as existentes na fuselagem das asas de aeronaves. A penetração máxima é de cerca de 3/4 polegadas (19 mm). A faixa de freqüência para sondas deslizantes ajustáveis é de 100 Hz a 40 kHz.

As sondas ajustáveis, como o nome indica, são ajustáveis (distância entre bobina "driver" e "pickup") com o uso de espaçadores, o que mudará as capacidades de penetração. A distância de espaçamento entre as bobinas é normalmente ajustada para a melhor detecção. Para varreduras tangenciais ou varredura a 90 graus com um deslocamento do centro, um espaçador mais fino é freqüentemente usado.

A faixa de distância do espaçador "versus" espessura penetrada pode variar de 0 (sem espaçador) para inspeções próximas à superfície e cabeças de fixadores pequenas a um máximo de cerca de 0,3 polegadas (8 mm) para penetração profunda, cabeças de fixadores grandes e tipos de sondas maiores. Um espaçador mais amplo dará mais tolerância ao desvio da sonda da linha que une os fixadores (linha de varredura da sonda deslizante) à medida que a área sensível se tornar mais ampla, mas o aparelho exigirá mais ganho para avaliação dos sinais. Sondas deslizantes geralmente penetram materiais mais espessos em comparação com as sondas convencionais (mesma bobina atuando como excitadora e receptora).

Padrões de Referência

Os padrões de referência/calibração para as sondas deslizantes normalmente consistem em três ou quatro chapas de alumínio que são unidas sobrepostamente em conjunto empregando fixadores nos furos. Os entalhes usinados por eletroerosão ("EDM-Electro Discharge Machine Notches") ou trincas induzidas natural ou artificialmente estão localizados na segunda ou terceira camada interna do padrão.

Os padrões de referência utilizados devem ser fabricadas a partir do mesmo tipo de material (especificação técnica: composição; processo de fabricação; tratamento térmico) e espessura dos materiais que serão encontrados no componente da aeronave a ser inspecionada. Tamanhos e tolerâncias das descontinuidades introduzidas nos padrões de referência são geralmente regulados pelas normas, especificações de engenharia e procedimentos de inspeção relativas ao produto ensaiado.

Variáveis de Inspeção

RELATIVO AO APARELHO (MOSTRADOR) - Ajuste do Sinal de Liiftoff

Liftoff é normalmente ajustado, relativamente a fase, para ficar aproximadamente na horizontal. O termo "aproximadamente horizontal" é usado porque o sinal de liftoff (na realidade todos os sinais de correntes parasitas no plano de impedâncias) freqüentemente aparece na forma curva ao invés de como uma linha reta. É importante ressaltar que mesmo uma curva pode ser assumida como reta quando observada em seu pequeno trecho. Algumas vezes o sinal de liftoff têm um comportamento controverso e precisa ser ajustado para deslocar-se ligeiramente para cima e depois mais intensamente para baixo. Ver as figura 1 e 2.

RELATIVO A VARREDURA DA PEÇA - Direção da Varredura

Uma varredura típica é centralizada na cabeça dos fixadores e se move ao longo do eixo dos orifícios de fixação. Esta varredura é geralmente usada para detectar trincas posicionadas ao longo do eixo dos orifícios de fixação. Para detectar trincas localizadas transversais ou a 90 graus do eixo que une os orifícios de fixação, recomenda-se uma varredura que seja a 90 graus da linha que une os orifícios dos fixadores.

RELATIVO A DETECÇÃO DE TRINCAS - Interpretação dos Sinais

Quando a sonda se move sobre um orifício de fixação com uma trinca, a indicação muda e normalmente criará um movimento componente vertical maior. A amplitude vertical do sinal depende do comprimento da trinca, com trinca mais longas produzindo  indicações mais altas, Figura 3.

Se a trinca estiver no lado mais adiante (no trajeto da varredura) do fixador, à medida que a sonda se move sobre ela, o ponto seguirá a linha de indicação da presença do fixador primeiro (como mostrado na figura 1), mas se moverá ainda mais para cima (no sentido horário) à medida que passa por cima da trinca. Se a trinca estiver no lado antes do fixador, no caminho da varredura. ela será indicada primeiro e o ponto se moverá ao longo da trajetória característica da presença de trinca antes de descer para o nível mais baixo do sinal relativo ao fixador.

Se duas trincas em lados opostos do orifício do fixador estiverem presentes, o ponto se moverá para cima até a altura do sinal relativa a trinca anterior e depois voltará para a altura do sinal linha de fixação e ponto de equilíbrio, se a trinca posterior for menor que a primeira. Já se a segunda trinca (a posterior) for maior que a primeira, o ponto que já estava acima do relativo ao do sinal do fixador, se moverá ainda mais para cima e completará o laço do sinal (no sentido horário) antes de descer até o ponto de balanço (relativo a região fora do fixador). Veja as Figuras 3 e 4.

RELATIVOS ÀS VARIÁVEIS DE ENSAIO - Desvio do Trajeto de Varredura

A maioria das sondas são projetadas para dar uma indicação estreita para um bom orifício de fixação para que os sinais na forma de laços das trincas sejam mais perceptíveis. Algumas sondas e estruturas podem dar indicações mais amplas e um a indicação semelhante pode ser obtido se a sonda não estiver reta (relativo ao eixo de varredura) quando se aproxima do fixador. É importante manter a sonda centralizada sobre as cabeças de fixação. Fazer isso lhe dará uma indicação máxima para o fixador e para a trinca caso haja.

Se a sonda se desviar da linha central (que une os centros dos furos de fixação), as indicações de trinca se moverão ao longo dos sinais que vemos na Figura 5 e estão mostrados na Figura 6. A indicação da rachadura acompanha o sinal de fixação em "a" quando a sonda está bem centralizada e se move em direção ao sinal em "b" à medida que se desvia para um dos lados do fixador, ou "c" à medida que se desvia para o lado oposto. O ponto "b" dá uma indicação ainda importante mesmo que perca uma pequena quantidade de amplitude e ganhou em fase, dando um melhor ângulo de separação (entre o sinal do fixador e da trinca). Isso porque o desvio se deu para o lado onde a trinca está localizada.

RELATIVOS ÀS VARIÁVEIS DE ENSAIO - Ângulo da trinca no orifício de fixação

Uma redução na indicação de trincas ocorre quando a trinca está em ângulo com a direção de varredura da sonda. Isso acontece se a trinca não estiver perfeitamente a 90 graus com a direção de varredura ou mudar de direção à medida que cresce. Tanto as sondas deslizantes fixas quanto as ajustáveis são capazes de detectar trincas com ângulo de até cerca de 30 graus diferente da direção de varredura. Veja as Figuras 7 e 8.

RELATIVOS ÀS VARIÁVEIS DE ENSAIO - Contato Elétrico 

Ao inspecionar fixadores que acabaram de ser instalados em chapas de fuselagem ou em padrões de referência que tenham contato íntimo com a chapa de alumínio, não é incomum obter uma indicação menor do que a normal. Em alguns casos extremos, a indicação do fixador pode desaparecer quase completamente. Isso se deve ao bom contato elétrico entre o fixador e a chapa. Esta condição permite que as correntes de eddy circulem sem encontrar um limite e, portanto, nenhum obstáculo ou barreira. Por causa desse efeito, recomenda-se pintar os orifícios antes da instalação do prendedor.

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